如何做好三坐標測量機對位置度的精確測量

李惠

【摘 要】三坐標測量機的測量精度高，應用范圍廣，無論是汽車、航空航天還是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐標測量機工作的蹤跡。三坐標測量機檢測零件的位置度方便、誤差小，費用低，尤其是它可以編輯測量程序實現零件位置度的自動測量，有效減少人為誤差。三坐標測量機測量位置度不僅通用性好，而且可精確測出各孔坐標偏差的具體數值、方向，對現場生產有較好的指導作用。本文探討了如何做好三坐標測量機對位置度的精確測量。

【關鍵詞】三坐標測量機；位置度；精確測量

三坐標測量機是近幾十年發展起來的，它可以用來測量鑄件、模具以及機械產品所生產加工出來的零部件等。三坐標測量機的測量精度高，應用范圍廣，無論是汽車、航空航天還是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐標測量機工作的蹤跡。隨著各機械行業的不斷發展，對于零部件或模具的精度要求越來越高，對三坐標測量機精度需求的力度也越來越大。

一、三坐標測量位置度概述

位置度檢測是機動車零部件檢測中經常進行的一項常規檢驗，對于零部件的功能和使用起著重要的作用。所謂位置度，是指對被評價要素的實際位置對理想位置變動量的指標進行限制。在進行位置度檢測時首先要很好地理解和消化圖紙的要求，在理解的基礎上選擇合適的基準。位置度的檢測就是相對于這些基準，它的定位尺寸為理論尺寸。

傳統測量孔系位置度的方法是使用專用綜合量規檢驗和平板坐標測量法。但專用綜合量規檢驗只能定性測量，不能判斷方向；平板坐標測量法測量復雜而麻煩，且費用高，時間長；而且這兩種測量方法已不適合現在大批量多品種的汽車工業生產。自從有了三坐標測量機后，對于位置度的測量就容易得多了。三坐標測量機檢測零件的位置度采用的是坐標測量方法，它比平板坐標測量方法要容易、方便、誤差小，費用低，尤其是它可以編輯測量程序實現零件位置度的自動測量，有效減少人為誤差；按照零件上的加工基準，測量機可自動建立一個三維校正坐標系，很方便的把零件上各孔或軸的位置坐標測量出來，并把位置度計算出來。三坐標測量機測量位置度不僅通用性好，而且可精確測出各孔坐標偏差的具體數值、方向，對現場生產有較好的指導作用。

今天，三坐標已被廣泛應用于工業產品精密零件的測量，對于手工不易操作的特殊零件的測量，通過三坐標測量機就很容易實現。比如：平面度、直線度、園柱度等。空間元素間的位置關系，如：內孔公共軸線間的垂直、平行，公共軸線、公共平面的建立與體現等，都可以通過三坐標測量后獲得。因此，三坐標測量機為對現代工業的高速發展起到了無可替代的作用。

二、如何做好三坐標測量機對位置度的精確測量

為了做好三坐標測量機對位置度的精確測量，在進行位置度檢測的時候，要對圖紙有個很好的理解和消化，這樣才能在理解的基礎上選擇合適的基準。

三坐標測量機主要是利用建立的坐標系來對被測零件進行檢測，因此要建立合適的坐標系。可以利用PC-DMIS軟件，用基準來建立坐標系，也可以利用所測量的元素去建立坐標系。

不同的零部件有不同的功能，所以對于零部件進行位置度的測量，需要根據其功能來給定一個、兩個或者任意方向。然后選擇投影面，依據基準體系和被測要素的理論位置兩方面，找準正確的尺寸方向，選擇XY、XZ或者YZ投影面。通過結合投影面和圖紙要求來對被測要素進行理論位置的計算。

在對被測元素和基準元素的進行測量工作時，盡量用自動程序去做取點擬合，這樣可以避免因手動給檢測結果帶來誤差。

在進行三坐標測量位置度時，對于孔組位置度的測量計算，需要注意，對于深度小于5mm的孔，可以直接計算測量其位置度。對于深度大于5mm的孔，必須采用先測量圓柱，然后與上、下端面求相交，再對交點求位置度的方法來控制測量誤差，上、下端面一般是指整個孔的兩端面。或者盡量取靠近兩端面孔的截面位置，如果僅測量一個截面，求其位置度是不能保證此孔在整個長度范圍上所有截面的位置度都合格的。因為交點是圓柱軸線與兩端平面相交得到，不管軸線方向往哪個方向傾斜，如果兩端交點位置度合格，中間各截面的位置度也應該是合格的。如果是斜平面上的孔，不能與實際表面求相交，原因在于實際加工時多少會存在些許誤差。它的公差帶是沿著軸線的方向無線延長的圓柱公差帶，交點坐標如果落在了公差帶內，就可以算作合格。

對于要求有延伸公差的，在評價的時候要包含延伸的長度。在設置位置度公差的時候，有時會出現不同的圖標，其實它們的含義是不同的，目的就是為了使得尺寸公差和位置度以及形狀公差之間得到相互補償。

為了讓基準和被測要素的理想位置能夠保持一致，減小孔組位置度的誤差，可以在幾何圖框中進行平移和旋轉操作，這種方法無論是對粗加工零件還是精加工零件，都有著極為重要的效果。

對于粗加工零件，可以利用平移和旋轉來獲取到被測要素與基準位置相對應的最佳位置與方向，給機械加工提供合理的實際數據，能夠挽救瀕臨報廢狀態的粗加工零件，避免了資源浪費。而面對精加工零件，由于有了最佳方位的數據支持，可以迅速決定出零件裝配數據位置，當位置度公差按照最大的實體原則給出時，可以利用基準的變換來降低廢品率，大大提高經濟效益。

基準的選擇順序不同，評價出來的結果也不同。在進行位置度檢測時，按照圖紙設計標注的要求進行設置原則，但設計人員往往沒有考慮到測量問題，導致圖紙在測量階段產生了一定的阻力。因此要及時和廠家設計人員溝通，在理解產品和設計人員的理念之后，能夠順利進行檢測工作，避免錯誤的產生。

綜上所述，為了做好三坐標測量機對位置度的精確測量，在進行位置度測量工作前，一定要對產品設計的圖紙有全面的理解，采用正確的方法進行檢測，注重細節，利用先進的計算機技術計算結果并進行分析優化，才能得到符合位置度誤差最小條件的測量數據，最大限度的提升產品質量。

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